幅度的調(diào)制與解調(diào)

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1、幅度的調(diào)制與解調(diào)幅度的調(diào)制與解調(diào)一、概述二、幅值調(diào)制三、幅值解調(diào)四、調(diào)制解調(diào)的應(yīng)用時域特性：指的是信號的強度隨著時間的變化特性。這些信號最后都轉(zhuǎn)換為隨著時間而隨機變化的電壓或電流。例如通信中要處理的各種信號：語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。一、概述頻域特性：描述信號的另一種表示方法。描述的是信號包含哪些不同頻率分量。調(diào)制在時域上是用一個低頻信號對一高頻信號某一特征參量進行的控制。低頻信號稱為調(diào)制信號，高頻信號稱為載波，而調(diào)制出來的信號稱為已調(diào)制波，所以調(diào)制的過程在時域就是使載波的某一特征參量隨調(diào)制信號的變化而變化的過程。調(diào)制過程在頻域上是一個移頻的

2、過程。調(diào)制的類型有許多種。載波信號若用高頻正（余）弦波，可調(diào)制的特征參量是幅值、頻率和相位，從而可形成幅值調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等三種調(diào)制形式。頻率調(diào)制和相位調(diào)制在本質(zhì)上都具有角度調(diào)制的特點，所以在具體處理上具有共同的特點。調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中不失真地恢復(fù)原有的低頻調(diào)制信號的過程二、幅值調(diào)制幅值調(diào)制是使載波信號的幅值隨調(diào)制信號而線性變化，其調(diào)制信號、載波及已調(diào)制波如圖（1）所示。隨意實現(xiàn)幅值調(diào)制的一條重要途徑是實現(xiàn)調(diào)制波與載波之間在時域內(nèi)德乘法運算，這一過程可以用硬件、軟件等多種

3、途徑來實現(xiàn)。交流電橋是常用的幅值調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)就此例對幅值調(diào)制在時、頻域內(nèi)信號的變化作一細致分析。圖1交流電橋如圖（2）所示，若其4個橋臂仍為純電阻，將其調(diào)整合適后達到平衡。圖2如果4個橋臂中任意阻值發(fā)生變化使電橋失衡，而電橋有電壓輸出為激勵電源電壓現(xiàn)為高頻正弦波即假如△R也是一個正弦變化量（例如，用應(yīng)變電阻測量一個正弦交變應(yīng)力）則電橋的輸出電壓信號成為令則其時域波形如圖（3）所示，顯而易見，圖中的已調(diào)制波的幅值是低頻調(diào)制信號sinωst對于高頻載波sinωct施加控制的結(jié)果。另外還需要給予特別注意的是，低頻調(diào)制信號處于不同符號時對于已調(diào)制波波形

4、的影響：sinωst處于正半周期時，已調(diào)制波與載波同相；而sinωst處于負半周時，已調(diào)制波與載波反相。假如調(diào)制信號波形不是一個正弦波，而是一個任意波，按上述方法求取的已調(diào)制波波形的幅值隨調(diào)制信號的幅值變化而變化；相位視調(diào)制信號的正負而定。圖3幅值調(diào)制在頻域的變化過程可以用兩種方法來解釋。（1）時域三角函數(shù)法。已調(diào)制波的時域表達公式為可以用平面三角函數(shù)的積化和差關(guān)系公式變?yōu)檫@樣可以根據(jù)調(diào)制信號（△R）、載波（u0）的頻譜繪制出調(diào)制波（uy）的頻譜，如圖4所示。由圖可見：低頻調(diào)制信號（△R）由于是一正弦波，所以具有±ωs處兩根頻譜（雙邊頻譜），

5、如圖4（a）所示載波同樣是正弦波，具有±ωc處兩根頻譜，如圖4（b）所示。而已調(diào)波（uy）是兩個余弦信號相加，所以他們頻譜在±（ωs-ωc）、±（ωs+ωc）處各有兩根頻譜如圖4（c）所示，也就是說經(jīng)過調(diào)制，已調(diào)制波的頻譜是在以載波頻譜±ωc為中心，以調(diào)制信號圓頻率ωs為間隔對稱的兩套頻譜，而其頻譜線高度是△R與u0幅值乘積的1/2。（a）（c）（b）圖4（a）調(diào)制信號的頻譜；（b）載波的頻譜；（c）已調(diào)制波的頻譜（2）頻域卷積法。幅值調(diào)制的過程在時域是調(diào)制信號與載波信號的相乘，根據(jù)傅里葉變換的卷積性質(zhì)，時域相乘的運算對于頻域卷積的運算，所以

6、已調(diào)制波的頻譜應(yīng)是調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜卷積的結(jié)果。由于載波信號的頻譜是兩個位置在±ωc處的δ函數(shù)，根據(jù)δ函數(shù)的卷積性質(zhì)，任何函數(shù)與δ函數(shù)的卷積都應(yīng)是這一函數(shù)在δ函數(shù)發(fā)生處重新構(gòu)圖，也就是將原函數(shù)平移到δ所在的位置上。所以調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜的卷積就是將調(diào)制信號頻譜搬移至載波信號頻譜即在±ωc處的兩個δ函數(shù)處，其結(jié)果如圖4（c）所示，結(jié)果與前述的三角函數(shù)法分析結(jié)果完全相同。兩種分析方法在本例中是難以區(qū)分優(yōu)劣的，但如果調(diào)制信號不是正（余）弦信號而是任意信號，使用三角函數(shù)法就難以解決。用頻域卷積的方法就很容易解決，只要將此函數(shù)的頻譜原封

7、不動地搬移到載波頻譜±ωc所在處，就可以得到已調(diào)波德頻譜，所以頻域卷積分析方法更具有普遍意義。綜上所述，幅值調(diào)制的過程在時域是調(diào)制信號與載波信號相乘的運算；在頻域是調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜卷積的運算，是一種頻譜搬移的過程。幅值調(diào)制的頻移特點在工程技術(shù)上具有重要意義。例如，所測信號的頻率很低，而常用的電子放大器在低頻段工作特性不佳（見圖5（a）段）或容易混入低頻噪聲信號（如工頻干擾），“污染”被測信號，此時可采用幅值調(diào)制方法，將所測信號頻率移至放大器增益保持常值和不易受噪聲干擾的頻段上（見圖（5）b段），到放大后，在設(shè)法移回原處，恢復(fù)已放大的

8、原測試信號。另外在廣播事業(yè)中，為了防止各電臺的相互干擾和適于發(fā)射，必須將各電臺的聲頻信號移頻至各自分配的高頻、超高頻頻段上。圖5放大器特性三、幅值解調(diào)幅值調(diào)制的解調(diào)